基於傳動系扭矩傳感器檢測車輛移動的系統和方法

2023-06-10 07:24:46

專利名稱：基於傳動系扭矩傳感器檢測車輛移動的系統和方法
技術領域：
本發明涉及車輛感測系統，且更具體地，涉及一種通過測量車輛傳動系上的扭矩 來確定可能的車輛移動的系統和方法。
背景技術：
本部分提供的背景技術是為了對本發明的發明背景進行一般說明。本背景技術部 分所描述的本發明發明人的工作，以及本說明書中的不能作為申請日時現有技術的各個方 面，都不能明確地或隱含地被認為是與本發明牴觸的現有技術。現在參照附圖1，示出了發動機系統100的功能框圖。發動機102產生車輛的驅 動扭矩。在圖示的示例中，雖然描述的是內燃機，但是，應當注意，任何扭矩產生裝置都可以 被使用，扭矩產生裝置例如是，但不限於，電動機，柴油機或渦輪機。空氣經進氣歧管104被 吸入發動機102。節氣門106改變吸入到進氣歧管104中的空氣量。通過電子節氣門控制 (ETC)電機107控制節氣門106的開度。空氣與來自一個或多個燃料噴射器108的燃料混 合形成空氣和燃料(A/F)混合物。A/F混合物在發動機102的一個或多個氣缸(例如氣缸110)中燃燒。在各種發動 機系統中(例如發動機系統100)，燃燒由火花塞112提供的火花引發。將燃燒產生的排氣 從氣缸排出至排氣系統114。A/F混合物的燃燒產生扭矩。發動機102可將扭矩傳遞至變 速器116，變速器可將扭矩傳遞至一個或多個車輪。控制模塊130基於一個或多個溫度傳感器提供的溫度控制發動機102的扭矩輸出 等等。每個溫度傳感器都測量溫度並可分布在整個發動機系統100的各個位置。僅作為示 例，發動機系統100可以包括發動機冷卻液溫度(ECT)傳感器118，進氣空氣溫度(IAT)傳 感器120，油溫(0T)傳感器122，變速器油溫傳感器124，和/或環境空氣溫度傳感器(未示 出)。此外，控制模塊130還接收來自速度傳感器(未示出)的信號以確定車輛是否正 在移動。速度傳感器有若干限制，這些限制包括不能檢測車輛的低速移動，該限制有時與該 傳感器的採樣頻率有關。而且，速度傳感器可能對發動機起動時的噪音或怠速期間的振動 敏感。這種敏感導致速度傳感器即使在車輛靜止時也指示高速移動。

發明內容
—方面，本發明涉及一種檢測車輛移動的系統。該系統包括用於檢測車輛傳動系 上扭矩的扭矩傳感器，和利用扭矩值確定可能的車輛移動的控制器。在一些實施方式中，扭 矩傳感器連接至車輛變速器的輸出軸。該系統監測車輛傳動系上的測得扭矩值。當該測得 扭矩值超過扭矩值閾值且繼之改變其大小和方向時，這種情況在車輛開始移動時會出現， 該系統輸出可能的車輛移動的指示。另一方面，本發明涉及一種確定車輛移動的方法。該方法檢測並測量車輛傳動系 上的扭矩值以確定可能的車輛移動。一旦測得扭矩值超過閾值，該方法就監測該扭矩值以
4確定可能的車輛移動。在某些車輛條件下，在車輛移動開始時該扭矩值變得趨近於零。在 另一些車輛條件下，測得扭矩值的信號會表現出較大的噪音尖峰。無論上述那種情況，本發 明的方法都會確定出或車輛已經開始移動，或該條件下車輛移動可能發生。本發明進一步的應用範圍將從此後提供的詳細描述變得顯而易見。應當理解詳細 描述和具體例子僅旨在舉例說明目的，並且不旨在限制本發明的範圍。


本發明將從詳細描述和附圖變得更加充分公開。其中圖1是根據現有技術的發動機系統的功能框圖；圖2是根據本發明一些實施方式的帶有相關的車輛移動檢測系統的發動機系統 的功能框圖；圖3是圖示了車輛移動檢測方法的示範性實施方式的步驟的流程圖；而且圖4是根據本發明一些實施方式的示範性扭矩信號，變速器位置信號，和速度傳 感器信號的圖示。
具體實施例方式本發明的系統和方法所依據的原理是可以通過車輛傳動系上輸出扭矩的變化來 確定車輛的移動。在靜止狀態，可預計車輛向車輛傳動系施加扭矩。該靜止輸出扭矩的值 依賴於車輛條件。例如，當車輛方位為上坡並且其駐車時，可預計扭矩傳感器上的扭矩值與 斜坡角度、車輛質量、和由本文所描述的質量加速度系統的摩擦部件引起的損失量有關。可以利用扭矩傳感器來檢測車輛的移動。扭矩傳感器可以測量傳動系上的扭矩方 向和大小，並且利用該測得扭矩值來確定車輛移動。在一些實施方式中，扭矩傳感器與變速 器的輸出軸相連接。對於每個可能的車輛條件，都存在可由扭矩傳感器測量的預計靜止輸 出扭矩(「ES0T」)。該預計靜止輸出扭矩值可基於裝有扭矩傳感器的特定車輛來標定。各 種車輛條件包括，但不限於，變速器處於駐車、驅動、倒車、空檔狀態；車輛的方位，例如，上 坡、下坡、或水平；發動機的開或停；制動器的開或關；動力系附件負載的有或無；車輛有負 載或無負載以及負載的數量。現在參照附圖2，示出了根據本發明一些實施方式的帶有示範性車輛移動檢測系 統200的發動機系統100的功能框圖。車輛移動檢測系統200包括扭矩傳感器202和控制 模塊204。控制模塊204可以包括在控制模塊130上運行的電腦程式或應用，如圖2所 示。可選擇地，控制模塊204可包括獨立於控制模塊130的控制模塊。向控制模塊204的輸入包括從扭矩傳感器202的輸出。而且向控制模塊204的輸 入還可以包括，例如，制動器的位置，變速杆位置，變速器輸入速度傳感器(TISS)的輸出， 變速器輸出速度傳感器(TOSS)的輸出，車輛方位和海拔高度(例如，通過GPS系統或類似 裝置獲得)。上述輸入的每一個都可被控制模塊204所利用以確定車輛移動，如下面更充分 地描述。現在參照附圖3，示出了流程圖，其圖示了根據本發明一些實施方式的檢測車輛移 動的方法300。該方法開始於步驟302。在步驟304確定車輛變速杆的位置，例如駐車、驅 動、倒車或空檔。在步驟306，確定車輛的方位。車輛的方位可以包括，例如，上坡狀態、下坡狀態、或位於水平路面上狀態，以及傾斜角度。該方法接著在步驟308中基於車輛條件確定扭矩閾值。在該示範性的實施方式 中，車輛條件基於變速杆的位置和車輛的方位。如人們所預料的，扭矩閾值隨著車輛條件而 變化。對於每種車輛條件的扭矩閾值可以在車輛系統開發時進行標定。在一些實施方式中， 扭矩閾值組存儲在控制模塊204可訪問的查詢表中。在這種方式下，控制模塊204利用車 輛條件作為所關注的扭矩閾值的索引，如上所述，該車輛條件包括變速杆位置和車輛方位。然後在步驟310測量扭矩值。在步驟312，將測得扭矩值與在步驟308中得到扭矩 閾值作比較。如果測得扭矩值小於該扭矩閾值，方法300返回並從步驟304開始。然而，如 果測得扭矩值大於該扭矩閾值，方法300進行到步驟314，在步驟314中確定測得扭矩值是 否改變了方向。如果測得扭矩值還沒有改變方向，方法300返回到步驟304。如果測得扭 矩值已經改變了方向，方法300進行到步驟316，在步驟316中指示可能存在車輛移動。因 此，可以向控制模塊204和/或控制模塊130報警使其注意可能的車輛移動並可以採取適 當的動作。該方法結束在步驟318。表1列出了各種車輛條件下的變速器輸出軸上的扭矩傳感器的輸出。表1中所 示出的車輛條件僅僅是車輛條件的舉例並不包括所有的可能車輛條件。在表1中，車輛不 移動且制動器工作。對於每種車輛條件，可以確定預計靜止輸出扭矩(「ES0T」)值。該 ES0T值依賴於所關注的車輛。例如，當駐車並且處於上坡方位時，可以測得車輛傳動系上的 ES0TP1。ES0TP1是克服車輛上的使車輛後退(或在本例中是下坡方向)的力的扭矩值。在 水平路面上駐車時，預期在車輛傳動系上測不到扭矩值。在車輛的變速杆處於空檔時也是 如此，無論車輛的方位如何。表1 在制動器被釋放且車輛還沒移動時車輛傳動系上的測得扭矩值列於表2中。在各 個存在測得ES0T值的情況中，上述測得扭矩值不同於上述ES0T，測得扭矩值的方向變成反 向且該扭矩大小趨近於零。在ES0T值為零的情況中(即，當車輛空檔或在水平路面上駐車 時)，由於車輛還沒移動，沒有扭矩值變化。表2 表3是圖表，說明了當車輛從表2中所測量的靜止位置開始移動時車輛傳動系上 的測得扭矩值。如上所述，在每種存在測得ES0T的情況中，上述測得扭矩值都變得趨向於 零(「CTZ」)。換句話說，施加在車輛傳動系上的扭矩已經克服了摩擦係數並且，因此，已經 驅使車輛開始移動。雖然所述測得扭矩值的絕對值減小，但是所述測得扭矩值的方向也變 得相反。在上述表2中所示的沒有測得扭矩值的情況中，表3中的測得扭矩值表現出大噪 音尖峰(「BNS」)，該大噪音尖峰可能由例如傳動系脈動、顛簸路面和車輪摩擦改變所引起。 在兩種情況中，該扭矩傳感器在空檔或水平路面駐車時具有大噪音尖峰的測量結果指示了 可能的車輛移動。而且，在表1-3中所示的所有其它車輛條件中，一旦測得扭矩值超過了扭 矩值閾值(確切地說是，測得扭矩的絕對值，也稱作扭矩大小)且該扭矩的方向變成反向， 就指示了可能的車輛移動。表3 預計扭矩值閾值的標定在逐個車輛的基礎上確定。車輛原型試驗可以用於確定給 定車輛類型的扭矩值閾值，然後這可以外推或推廣至該車輛的生產單元。在一些實施方式 中，預計扭矩值閾值被保守地設置，使得對可能的車輛移動的指示不太可能出錯。預計扭矩值閾值，如圖3中步驟312所示，是該方法的餘下步驟的門檻值。如果 測得扭矩值從未超過預計扭矩值閾值，那麼本發明的系統和方法將不會指示可能的車輛移 動，即，該系統和方法在汽車空檔或在水平路面上駐車時沒有檢測到大噪音尖峰，或者如果 閾值沒有被超過，其它車輛條件下的扭矩值變得趨近於零也不會指示車輛移動。而且，打算 使本發明的系統和方法不操作，除非車輛是靜止的或者直到車輛變為靜止。因此，如果變 速器輸出速度傳感器指示了車輛速度，那麼控制模塊204不會嘗試確定可能的車輛移動。 在各種實施方式中，控制模塊204會持續地執行本發明的方法並在適當的時候輸出可能的 車輛移動的指示。在這些實施方式中，控制模塊130如果已經意識到車輛的移動，例如，當 TOSS大於零時，它可以忽略可能的車輛移動的該指示。控制模塊204，獨立於控制模塊130或與控制模塊130 —起，可以利用對可能的車 輛移動的確定來採取校正動作。這些動作可以包括，例如，自動應用車輛制動器，關閉遠程 起動裝置，禁止空檔怠速，應用變矩器離合或改變變矩器的耦合係數(K-係數)以禁止變速器移動，和/或診斷。車輛也可以執行其它形式的幹預，上面所列出的僅是舉例。本發明的 系統和方法與用速度傳感器直接測量相比允許更早檢測低速下的可能的車輛移動。因此， 任何利用輸出速度傳感器測量結果實現其功能的車輛系統或控制方法都可以得益於本發 明的系統和方法。現在參照附圖4，圖示了示範性的扭矩信號、變速器位置信號和速度傳感器信號的 圖示400。扭矩信號410指示在時刻0和t2之間在扭矩傳感器上是零負載，並帶有主要由 噪音引起的小變化。變速器位置信號420指示在時刻0的車輛駐車條件，其在時刻、突然 變到驅動條件。在時刻t2，扭矩信號410開始指示扭矩傳感器上的扭矩增加。扭矩信號410 在時刻、超過了扭矩閾值440。扭矩信號410繼續上升直到時刻t4，在該時刻扭矩信號410 改變方向。如上更全面所述，在超過扭矩閾值440之後扭矩信號410方向的改變可以指示 可能的車輛移動。只在時刻t5速度傳感器信號430才指示非零的速度值，並且在由扭矩傳 感器信號410所提供的可能的車輛移動的指示和該速度傳感器信號之間存在時間差450。 因此，可利用扭矩傳感器信號410，按如上所述，來提供比單獨使用速度傳感器信號430更 快的可能的車輛移動指示。本領域技術人員現在可以從前述說明了解到，本發明的廣泛教導能夠以各種不同 形式實施。所以，雖然本發明包括具體示例，但是本發明的真實範圍不限於此，因為本領域 技術人員在學習附圖、說明書和所附權利要求之後將會顯而易見到其它的改進。
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權利要求
一種用於檢測車輛移動的系統，包括扭矩傳感器，其檢測車輛傳動系上的扭矩值；和控制器，其基於該扭矩值確定可能的車輛移動。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述扭矩傳感器可操作地連接至所述車輛的變速器 的輸出軸。
3.如權利要求1所述的系統，其中所述控制器基於所述扭矩值的變化確定可能的車輛 移動。
4.如權利要求1所述的系統，其中所述控制器基於所述扭矩值的突然變化確定可能的 車輛移動。
5.如權利要求1所述的系統，其中所述控制器基於大於預計扭矩值閾值的所述扭矩值 的脈動確定可能的車輛移動。
6.如權利要求5所述的系統，其中所述預計扭矩值閾值基於車輛條件。
7.如權利要求6所述的系統，其中所述車輛條件包括駐車、驅動、倒車或空檔。
8.如權利要求1所述的系統，其中所述控制器基於所述扭矩值在方向上的突然變化確 定可能的車輛移動，該方向與靜止狀態中的負載扭矩值的方向相反。
9.如權利要求1所述的系統，其中當預計扭矩值閾值超過閾值時，所述控制器基於所 述扭矩值在方向上的突然變化確定可能的車輛移動，該方向與靜止狀態中的負載扭矩值的 方向相反。
10.如權利要求1所述的系統，其中所述控制器通過檢測所述扭矩傳感器輸出信號中 的尖峰來基於所述扭矩值確定可能的車輛移動，該尖峰的大小大於預計噪音閾值。
11.一種確定車輛移動的方法，包括檢測車輛傳動系上的扭矩值；並且基於該扭矩值確定可能的車輛移動。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述扭矩值包括扭矩大小和扭矩方向，並且基於 扭矩值確定可能的車輛移動的步驟包括確定車輛狀態，基於所述車輛狀態確定預計扭矩值 閾值，和將所述扭矩值與所述預計扭矩值閾值相比較，其中如果所述扭矩值大於所述預計 扭矩值閾值並且所述扭矩大小減小，那麼可能的車輛移動就被確定。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述扭矩值包括所述車輛變速器輸出軸上扭矩的 測量結果。
14.如權利要求11所述的方法，其中基於扭矩值確定可能的車輛移動的步驟包括基於 所述扭矩值的變化確定可能的車輛移動。
15.如權利要求11所述的方法，其中基於扭矩值確定可能的車輛移動的步驟包括基於 所述扭矩值的突然變化確定可能的車輛移動。
16.如權利要求11所述的方法，其中基於扭矩值確定可能的車輛移動的步驟包括基於 大於預計扭矩值閾值的所述扭矩值的脈動確定可能的車輛移動。
17.如權利要求16所述的方法，其中所述預計扭矩值閾值基於車輛條件。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述車輛條件包括駐車、驅動、倒車或空檔。
19.如權利要求11所述的方法，其中基於扭矩值確定可能的車輛移動的步驟包括基於 所述扭矩值在方向上的突然變化確定可能的車輛移動，該方向與靜止狀態中的負載扭矩值的方向相反。
20.如權利要求11所述的方法，其中基於扭矩值確定可能的車輛移動的步驟包括當預 計扭矩值閾值超過閾值時，基於所述扭矩值在方向上的突然變化確定可能的車輛移動，該 方向與靜止狀態中的負載扭矩值的方向相反。
21.如權利要求11所述的方法，其中基於扭矩值確定可能的車輛移動的步驟包括檢測 所述扭矩值中的尖峰，該尖峰的大小大於預計噪音閾值。
22.一種用於檢測車輛移動的系統，包括扭矩傳感器，其檢測車輛傳動系的輸出上的扭矩值，其中所述扭矩值包括扭矩大小和 扭矩方向；和控制器，其通過確定車輛狀態、根據所述車輛狀態確定預計扭矩值閾值和將所述扭矩 值與所述預計扭矩值閾值相比較來基於所述扭矩值確定可能的車輛移動，其中如果所述扭 矩值大於所述預計扭矩值閾值且所述扭矩大小減小，那麼可能的車輛移動就被確定。
全文摘要
本發明公開了一種基於傳動系扭矩傳感器檢測車輛移動的系統和方法，具體公開了一種基於車輛傳動系上扭矩值的測量結果檢測車輛移動的系統和方法。該系統包括用於測量車輛傳動系上扭矩的扭矩傳感器。控制模塊利用該測得扭矩，和各種其它測得的車輛參數，來確定其情況是車輛移動可能發生或已經開始。當或者所述測得扭矩值超過閾值且變得趨近於零，或者在扭矩傳感器輸出信號中出現大噪音尖峰時，指示可能的車輛移動。
文檔編號G01L3/00GK101865741SQ20091026252
公開日2010年10月20日 申請日期2009年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者J·R·馬滕, M·P·波爾特爾, R·B·德盧戈斯 申請人:通用汽車環球科技運作公司